走入微观奈米新科技

1、走入微觀奈米新科技鳳和中學：蔡孟儒綱要u奈米介紹u最原始的生物奈米u奈米物質特性u奈米材料與產品的開發u光觸媒u二氧化鈦(TiO2) u真假奈米光觸媒 何謂奈米?u奈米為一長度單位，英文nanometer，簡稱nm。u1nm=110-9m，相當於三到四個原子串聯起來的長度。u奈米科技：舉凡做尺度介於0.1(或1)100nm間的物理化學研究，或是以此相當尺度之材料、測量技術的開發稱之。最原始的生物奈米u生物體將生命重要的遺傳訊息存於此奈米大小般的物質上去氧核糖核酸DNA生技奈米的應用u生物奈米科技的主要方向係以生物分子為出發點探討相關之科技奈米技術EX:u基因治療u複製動植物、複製人uDNA奈米

2、環奈米物質特性 u與一般物質異同處：奈米物質：n質量變輕、體積縮小n曲度、表面積均增大n導熱、導電度提升n磁性的改變優點1.具高活性2.提升介質間的接觸面積3.縮短本身反應時間4.展現較原本大數倍以上的熱傳機制5.光吸收率大6.特殊的光電效應實例1.奈米碳管抗斷裂能力為鋼鐵材料的12倍2.蓮花出淤泥而不染3.自淨玻璃4.5nm大小的金原子熔點大幅下降5.奈米大小的TiO2導電、熱度為一般大小TiO2的數百倍6.奈米銅材料比一般銅堅固蓮花效應(Lotus-effect)u超疏水性(superhydrophobicity)u自潔能力(self-cleaning)超疏水性u疏水蠟質結晶(wax cr

3、ystal)超疏水性u表面張力作用形成水珠。自潔能力【圖1】【圖2】奈米材料與產品的開發 u高能電池奈米碳管電池：n小體積容大能量，能量轉換效率高。n比傳統電池持久一倍，重量為傳統電池的一半。n奈米高能電池電動車取代汽車、柴油車。奈米晶體u奈米製程晶片n速度快 (100倍Pentium4)u90奈米高階晶片n手機多功能化u80奈米之金屬鎵(Ga)碳奈管n奈米溫度計其他 奈米牙膏 奈米氣喘警告手錶 間諜功能的智慧灰塵 奈米玻璃 奈米碳管顯示器 隱形塗料光觸媒u利用光所提供的能量進行催化作用的觸媒稱之u具半導體特性u價電帶和導電帶之能量距須適當光觸媒材料u利用特定波長光能行催化作用uZnO、CdS

4、 、SnO2 、WO3 、Nb2O5 、ZrO2 、TiO2光觸媒的特性優點 u降低活化能u本身不參與化學反應u可重複使用u除臭殺菌(EX:葡萄球菌、大腸菌)u防霉(EX:霉菌)u空氣清淨(分解NOX、SOX)二氧化鈦(TiO2) 1.俗稱鈦白2.存在於銳鈦礦、金紅石、板鈦礦等3.可用鈦鐵礦(FeTiO3)製備之二氧化鈦(TiO2) 1.N-型半導體2.白色不溶性粉末3.折射率大4.利用外圍3d軌域之4個價電子和氧原子鍵結用途比較光催化級顏料級粒徑(nm)0.5-20210表面積(cm2)2008密度(g/cm3)3.94.2本多藤島效應u東京大學藤島青年實驗結果u以TiO2半導體單結晶做為電

5、極，另一極以Pt做為電極置於水中。u用氙燈照射TiO2單結晶產生氣體。u氣層分析：TiO2產生O2；Pt產生H2。n2H2O2H2+O2uTiO2本身不分解。u與光合作用反應類似。TiO2的反應機制u吸收特定波長(380400nm)激發出電子形成電洞u利用氧還反應機制：nO2O3- 、 O2-(超氧離子)nH2OH2-、 OH-(氫氧自由基)n小分子有機物、灰塵、細菌病毒、臭味CO2、H2O圖示真假奈米光觸媒 1.沉澱物有無2.甲基藍檢驗法n真奈米光觸媒：藍無色參考資料來源http:/.tw/nano/whatisnano.htmhttp:/www.i-.tw.tw.tw/nanointro.htm.tw/dictionary/lotus_effect.php.tw/dictionary/photocatalyst.phphttp:/www.g-.tw/technology